SEO & CopyWriting: Contoh Karya Ilmiah Tentang Biogas SMAK St. Fransiskus Ruteng

BAB I.

PENDAHULUAN

I.I Latar Belakang

Naiknya harga Bahan Bakar Minyak (BBM) serta keadaan jumlah sumber daya alam yang begitu menipis,maka perlu dicarikan jalan alternatif untuk mengganti sumber daya alam sebagi sumber energi yang juga semakin menipis dengan sumber energi yang ramah lingkungan serta mudah didapat.

Berbagai macam bentuk energi yang sering kita gunakan seperti batu bara,minyak bumi,dan gas alam yang merupakan bahan bakar yang sulit untuk diperbaharui. Energi yang dapat atau mudah kita gunakan yaitu matahari,air dan udara(angin) yang dapat digunakan sebagai energi listrik cadangan menggantikan gas bumi.

Selain energi matahari,air dan udara yang sudah sering digunakan ada juga sebuah energi yang murah serta ramah lingkungan dan gampang didapatkan yaitu biogas yang dihasilkan dari kotoran ternak sapi yang dapat menjadi energi listrik cadangan.

Biogas ini juga sangat gampang dibuat dan cocok untuk penduduk yang tinggal di pedesaan, karena kebutuhan energi rumah tangga penduduk di pedesaan masih sangat minim. Selain itu biasanya di daerah pedesaan masih menggunakan bahan bakar dari kayu api yang di daptkan dari hutan. Tetapi kayu api saat ini sangat susah didapatkan belum lagi harga kayu perikat sudah mahal. Solusi dari masalah itu adalah Biogas. Selain digunakan sebagai energi pengganti listrik tetapi juga biogas dapat mengubah gas menjadi api pengganti minyak dan kayu untuk bahan bakar.

¹ “Melalui teknologi terapan pembuatan Biogas dari kotoran ternak berpeluang menjadi solusi alternatif atas masalah bahan bakarminyak tanah dan peningkatan produksi ternak menuju swa-sembada daging serta mendorong perbaikan lingkungan"

Dengan adanya Biogas ini para peternak juga pasti akan tertarik dalam pemanfaatn kotoran ternak yang biasanya hanya digunakan sebagai pupuk tetapi sekarang pemanfaatannya dapat digunakan sebagai bahan energi alternatif cadangan dan dapat mengurangi produksi limbah ternak yang banyak.

I.2 Rumusan Masalah

1. Apa itu Biogas ?

2. Apa saja komposisi yang ada pada Biogas ?

3. Bagaimana tingkat perbandingan penggunaan Biogas dengan minyak tanah dan bahan bakar lainya ?

4. Bagaimana cara pembuatan Biogas ?

5. Apa keuntungan dari pemakaian Biogas ?

I.3 Tujuan

- Untuk Menghemat minyak bumi, agar sumber daya alam tidak musnah

- Sebagai sumber energi alternatif

- Menambah ilmu bagi masyarakat dan penulis

I.4 Manfaat

- Untuk lingkungan, dengan adanya pembuatan Biogas maka sampah dari kotoran ternak yang ada akan berkurang

- Untuk masyarakat, dengan adanya pembuatan biogas dari kotoran ternak ini akan meringankan beban kebutuhan rumah tangga dengan tidak terlalu bergantung pada minyak tanah atau bahan bakar lainya serta adanya penggunaan listrik cadangan.

- Untuk penulis, dapat digunakan sebagai ilmu pembelajaran tentang bagaimana dan apa saja yang dapat kita lakukan untuk mengubah kotoran ternak selain menjadi pupuk tetapi juga bisa digunakan sebagai energi alternatif

1.5 Metode Penelitian

Pengolahan limbah kotoran sapi menjadi Biogas melibatkan peternak sapi setempat dan penulis mencoba untuk mengumpulkan informasi di Desa Wae Rii kecamatan Wae Rii serta menggunakan metode wawancara dengan seorang yang sudah sangat pakar dibidang Biogas ini.

Dengan adanya pengumpulan informasi dari metode wawancara, penulis kemudian menganalisa dan mengambil kesimpulan untuk pemecahan masalah.

Bab II

LANDASAN TEORI

1. Biogas

²“Menurut Sri (2008:14), biogas adalah : gas yang dihasilkan dari proses penguraian bahan organic oleh mikroorganisme dalam keadaan anaerob. Bahan organik seperti sisa tanaman ataupun kotoran hewan dapat digunakan sebagai bahan dasar produksi biogas. Berdasakran pendapat sri, biogas termasuk sumber energi yang dapat dibuat dari banyk jenis bahan buangan dan bahan sisa.

Dengan demikian, produksi biogas memberikan keuntungan bagi linkungan karena prosesnya memanfaatkan material sisa yang biasanya dibuang.

Dari sudut pandang kimia, biogas adalah sumber energi alternatif berupa campuran gas metana (CH₄) dan karbon dioksida ( CO₂). Energi yang terkandung dalam biogas tergantung dari konsentrasi metana. Semakin tinggi kandungan metana,semakin besar nilai kalor pada biogas. Sebaliknya jika kandungan metana rendah ,nilai kalor pada biogas tersebut juga rendah. Nilai kalor yang rendah pada biogas dapat ditingkatkan dengan menghilangkan karbon dioksida.

Dari sudut pandang biologi, biogas adalah sumber energy alternatif yang dihasilkan dari proses fermentasi bahan organic oleh bakteri matanogen secara anaerob. Proses fermentasi tersebut harus dikontrol secara teliti karena bakteri metanogen sensitive terhadap perubahan mendadak pada kondisi fisis dan kimiawi. Sebagai contoh, penurunan suhu sebesar 2⁰C secara mendadak pada reaktor dapat menyebabkan laju produksi gas menurun. Dengan demikian, reaktor biogas harus dirancang agar mampu mendukung kehidupan bakteri metanogen.

Biogas berpotensi menjadi sumber energi alternatif karena bahan baku biogas tersedia dalam jumlah yang melimpah. Selain itu, menurut Rika (2011:80), biogas memiliki keunggulan signifikan dibandingkan sumber energi lainnya karena nilai kalor biogas cukup tinggi yakni sekitar 4800-6700 kkal/m . Dari nilai kalor tersebut, biogas mampu dijadikan sumber energi dalam beberapa kegiatan sehari-hari. Bahkan, biogas juga bisa digunakan sebagai bahan bakar kendaraan bermotor.

2. Energi Alternatif

Energi alternatif adalah suatu bentuk energi yang diperoleh dari sumber-sumber daya alami. Sumber daya alami adalah sumber daya alam yang bersifat terbarukan dan ramah lingkungan. Keunggulan energi alternatif tersebut menjadi dasar bagi ilmuwan untuk mengembangkannya. Buktinya, banyak universitas di dunia yang mendirikan pusat studi untuk energi alternatif.

Dari segi kimia, energi alternatif adalah bentuk energi yang terbentuk melalui proses penguraian bahan organik terbarukan. Bahan organik merupakan bahan yang berasal dari makhuk hidup baik hewan maupun tumbuhan. Sifat bahan organik yang dapat terbentuk kembali secara cepat menjadi dasar pemanfaatan bahan organik untuk menciptakan energi alternatif. Bahkan beberapa bahan organik dapat digunakan berulang kali sehingga tercipta siklus energi yang ramah lingkungan.

Dari segi fisika, energi alternatif adalah bentuk energi yang terbentuk melalui fenomena fisis alami. Di alam, ada banyak fenomena fisis yang terjadi secara alami. Sebagai contoh, ombak dan angin dapat digunakan untuk menghasilkan energi alternatif. Hal tersebut disebabkan fenomena fisis di alam menyimpan suatu bentuk energi yaitu energi mekanik. Energi mekanik ini dapat dikonversi menjadi bentuk energi yang lain.

Energi alternatif bermanfaat untuk menggantikan energi tak terbarukan seperti minyak bumi dan batu bara. Selain itu, energi alternatif juga bermanfaat untuk mengurangi pencemaran lingkungan. Hal tersebut disebabkan energi alternatif terbuat dari sumber daya alami yang cenderung terbakar sempurna. Dengan demikian, energi alternatif bermanfaat bagi manusia dan lingkungan hidup.

Energi alternatif bersumber pada sumber daya alam yang terbarukan. Sumber daya alam tersebut dapat berupa sumber daya fisis, sumber daya kimia, dan sumber daya biologi. Sumber energi alternatif antara lain, energi matahari, energi angin, energi hidroelektrik, energi geotermal, dan energi biomassa. Kelima sumber energi alternatif tersebut melibatkan proses fisika, kimia, dan biologis.

3. Kotoran Sapi

Kotoran sapi adalah limbah peternakan berupa sisa hasil pencernaan sapi. Kotoran sapi mengandung banyak selulosa dan lignin. Hal tersebut menyebabkan kotoran sapi sangat baik digunakan sebagai bahan dasar pembuatan biogas. Sapi menghasilkan kotoran dengan kandungan selulosa yang cukup tinggi karena sapi termasuk hewan memamah biak. Selulosa yang terkandung pada kotoran sapi akan dimanfaatkan untuk memproduksi biogas.

Menurut Rika (2011:79), kotoran sapi tersusun atas 22,59% selulosa, 18,32% hemiselulosa, 10,20% lignin, 34,72% total karbon organik, dan 1,26% total nitrogen. Selain itu, kotoran sapi juga mengandung 0,37% fosfor dan 0,68% kalium. Dengan kandungan selulosa yang tinggi, kotoran sapi dapat menghasilkan biogas dalam jumlah yang banyak. Susunan kotoran sapi juga bisa dinyatakan dengan jumlah kotoran padat dan jumlah kotoran cair. Selain itu, rasio C/N juga bisa digunakan untuk menyatakan susunan kotoran sapi secara praktis.

Pada kotoran sapi, padatan-cairan berjumlah 23,59 kg padat/hari dan 9,07 kg cair/hari. Semakin tinggi jumlah kotoran padat, produksi biogas akan menjadi lebih banyak. Sebaliknya jika jumlah kotoran padat rendah, produksi biogas akan menjadi lebih sedikit pula. Dengan demikian, kotoran sapi dapat menghasilkan biogas dalam jumlah banyak karena kotoran sapi memiliki jumlah kotoran padat yang tinggi.

Menurut Sri (2008:21), perbandingan C/N pada kotoran sapi adalah 24. Semakin tinggi perbandingan C/N, nitrogen akan dikonsumsi secara cepat oleh bakteri metanogen. Hal tersebut mengakibatkan kesetimbangan reaksi bergeser ke arah kiri dan laju produksi biogas menurun. Sebaliknya jika perbandingan C/N rendah, kesetimbangan reaksi bergerser ke arah kanan dan laju produksi biogas meningkat. Perbandingan C/N pada kotoran sapi memenuhi persyaratan bahan baku produksi biogas.

Kotoran sapi berpotensi untuk dimanfaatkan sebagai energi alternatif berupa biogas. Hal tersebut disebabkan jumlah produksi biogas per kg kotoran sapi relatif lebih besar dibandingkan kotoran ternak lainnya. Menurut Sri (2008:30), kotoran sapi sebanyak 1 kg dapat menghasilkan 0,023-0,040 m3 biogas. Dengan jumlah produksi tersebut, kotoran sapi sangat potensial untuk memproduksi biogas dalam jumlah besar. Jika diasumsikan suatu peternakan terdiri atas 1500 ekor sapi dan satu ekor sapi dewasa menghasilkan kotoran sekitar 25 kg/hari, jumlah biogas yang dihasilkan dalam sehari dapat mencapai 1500 m3. Jumlah biogas tersebut mampu menghasilkan energi sebesar 7200 megakalori, jika biogas dianggap memiliki nilai kalor 4800 kkal/m3”

Bab III.

PEMBAHASAN

1. Pengertian Biogas

³“Biogas adalah campuran beberapa gas,tergolong bahan bakar gas yang merupakan hasil fermentasi dari bahan organik dalam kondisi anaerob, dan gas yang dominan adalah gas metana (CH₄) dan gas karbon dioksida (CO₂)” .

⁴ “Produksi biogas sebesar 1275-4318 kkal/m³ dapat digunakan untuk memasak ,penerangan,menyetrika, dan menjalankan lemari es untuk keluarga yang berjumlah lima orang perhari”

⁵“ Kotoran hewan seperti kerbau,sapi,babi dan ayam telah diteliti untuk diproses dalam aloat penghasil biogas dan hasilnya memuaskan”

2. Komposisi Biogas

⁶ “Biogas sebagian besar mengandung gas metana (CH₄) dan karbondioksida (CO₂) ,dan beberapa kandungan yang jumlahnya kecil, diantaranya Hidrogen sulfida (H₂S),ammonia(NH₃) dan Hidrogen (H₂) serta Nitrogen yang kandungannya sangat kecil

Energi yang terkandung didalam biogas tergantung pada konsentrasi metana. Kualitas biogas dapat ditingkatkan dengan menghilangkan hydrogen sulfur, kandungan air dan karbondioksida .

Hidrogen sulfur mengandung racun dan zat yang menyebabkan kohesi (gaya tarik partikel yang sejenis).Bila biogas mengandung senyawa ini maka akan menyebabkan gas yang berbahaya sehingga kosentrasi yang diijinkan hanya 5 ppm. Bila gas dibakar maka hydrogen sulfur akan lebih berbahaya karena akan memebentuk senyawa baru bersama oksigen yaitu sulfur oksida atau sulfur trioksida (CO₂/ SO₃) senyawa ini lebih beracun.

Cara yang kedua untuk meningkatkan kualitas yaitu dengan dengan menghilangkan kadungan senyawa karbondioksida, sehingga gas dapat digunakan sebagai bahan bakar kendaraan. Kandungan air dalam biogas dapat menurunkan titik penyalaan biogas serta dapat menimbulkan korosif”

3. Tingkat Perbandingan.

Untuk mengetahuai perbandingan biaya dari penggunan bahan bakar rumah tangga dan biogas dapat dilihat dalam tabel perbandingan anggaran pemakaian masing-masing bahan bakar.

Tabel Perbandingan anggaran pemakian biogas dan bahan bakar lain.

Jenis Bahan Bakar	Harga Bahan Bakar	Nilai ekonomis		Biaya bahan bakar/bln	Harga Peralatan
Jenis Bahan Bakar	Harga Bahan Bakar	Periode penggunaan	Harga perhari	Biaya bahan bakar/bln	Harga Peralatan
1.Minyak tanah	Rp. 6000/Ltr	3.5 ltr/ hari	Rp. 21.000	Rp.630000	Rp.200.000
2.Gas LPG	Rp. 70.000/Tabung	1 tabung / 10 hari	Rp. 7.000	Rp.210.000	Rp.300.000
3.Biogas	Rp. 0	20 kg / hari Kotoran sapi	Rp 100.000 (Asumsi peralatan ) Manfaat selama 5 tahu –kompor	Rp.-	Rp.4000.000 (alat dasar bisa selama 5-7 Tahun )
4.Kayu Bakar	Rp. 5000/ikat	1ikat/2hari pemakian	Rp 2500	Rp. 75.000	Rp. 0

Analisis diatas menunjukan bahwa biogas membutuhkan biaya Rp. 4000.000 untuk proses pembuatan gas beserta peralatanya yang bertahan selama kurang lebih 5-7 tahun. Terlihat dari tabel diatas penggunaan Biogas sebagai pengganti bahan bakar rumah tangga adalah paling efesien, dari berbagai jenis bahan bakar yang digunakan terlihat jelas bahwa biogas merupakan salah satu alternatif untuk menghemat biaya. Dalam satu bulan tidak membutuhkan biaya untuk membeli bahan bakar karena bahan dasarnya yaitu kotoran sapi.

Dari analisis tersebut menunjukan penggunaan minyak tanah dalam satu bulan mencapai Rp. 630.000 belum ditambah dengan harga peralatan sebesar Rp. 200.000

Biaya bersih yang dikeluarkan untuk pengguna minyak tanah sebesar Rp.830.000 berarti selama satu tahun pengguna harus mengeluarkan uang kira-kira Rp. 7.560.000

Itu untuk bahan bakarnya saja belum peralatan yang harus digunakan dan biaya perawatanya. Dibandingkan dengan penggunaan biogas jauh lebih mahal.

Untuk lima tahun kedepan jika kita menggunakan Biogas dapat menekan biaya sebesar Rp. 33.800.000 ( 37.800.000-4000.000 ). Penggunaan LPG dari data diatas juga sangat mahal dibandingkan minyak tanah dan Biogas.

Tidak sedikit yang beranggapan bahwa penggunaan kayu bakar untuk keperluan memasak adalah alternatif yang murah, namun jika dihitung dalam penggunaan jangka panjang anggapan tersebut adalah salah. Ini dapat kita lihat dari analisis diatas. Penggunaan kayu bakar mencapai Rp. 75.000/bln maka untuk satu tahun sebesar Rp.900.000 jika di banding dengan Biogas untuk penggunaan selama 5 tahun kedepan sebesar Rp. 4.500.000 , penggunaan Biogas dapat menekan biaya sebesar Rp. 500.000 dari kayu bakar.

Berdasarkan analisis diatas penggunaan kotoran sapi sebagai pengganti bahan bakar rumah tangga memberikan keuntungan ekonomis ,karena dengan menggunakan Biogas tersebutn dapat hemat biaya dibandingakan dengan penggunaan bahan bakar lainnya. Namun penduduk masih sedikit sekali untuk berfikir kearah jangka panjang.

4. Cara Pembuatan Biogas.

⁷“Pembuatan Biogas sendiri dilakukan oleh mikroba pada situasi anaerob yang meliputi tiga tahap yaitu

- Tahap hidrolisis

- Tahap pengasaman

- Tahap metanogenik

a. Tahap Hirdolisis.

Tahap Hidrolisi adalah penguraian senyawa kompleks atau senyawa rantai panjang seperti lemak, protein, karbohidrat, menjadi senyawa yang sederhana. Terjadi pelarutan bahan–bahan organik mudah larut dan pencernaan bahan organik yang kompleks menjadi sederhana perubahan strukutur bentuk primer menjadi bentuk monomer.

b. Tahap Pengasaman

Tahap pengasaman adalah tahapan dimana kompenen monomer

(gula sederhana) yanag terbentuk pada tahap hidrolisis akan menjadi bahan makanan bagi bakteri pemebentuk asam. Produksi akhir dari gula-gula sederhana pada tahap ini akan dihasilkan asam asetat, propionat, format, laktat, alkohol, dan sedikit butirat, gas karbondioksida hydrogen amoniak.

c. Tahap Metanogenik

Tahap metanogenik yaitu proses pembuatan gas metana yang menjadi zat dasar yang dikandung oleh biogas sebagai energi alternatif”.

· Macam-macam bakteri anaerob yang berperan

a. Bakteri pembentuk asam ( Acidogenic Bacteria )

Bakteri ini yang merombak senyawa organik menjadi senyawa yang lebih sederhana yaitu berupa asam asam organik CO₂, H_2,H₂S.

b. Bakteri Pembentuk Asetat ( Acetogenic Bakteri )

Yang merubah asam organik dan senyawa netral yang lebih besar dari methanol menjadi asetat dan hidrogen. Bakteri penghasil metan (metanogens ) yang berperan falam merubah asam-asam lemak dan alkohol menjadi metan dan karbondioksida. Bakteri pemebntuk metan antara lain methanococcus , methanobacterium, dan methanosacarina.

· Reaktor Biogas

Ada beberapa jenis reaktor biogas yang dikembangkan diantaranya adalah

- reaktor jenis kubah tetap (Fixed-dome)

- reaktor terapung (Floating Drum)

- reaktor jenis balon

- jenis horizontal

- jenis lubang tanah

- jenis ferrocement.

Dari enam jenis digester biogas, yang sering digunakan adalah jenis kubah tetap (Fixed Dome) dan jenis drum mengambang (Floating Drum). Beberapa tahun terakhir ini dikembangkan jenis reaktor balon yang banyak digunakan sebagai reaktor sederhana dalam skala kecil.

3.5 Keuntungan Penggunaan Biogas

a. Jika tidak dimanfaatkan dalam jangka waktu tertentu maka biogas akan mengalami pengembunan dan akan mencair serta mengalir kembali tabung reaktor.

b. Tidak mudah meledak

c. Biogas dapat digunakan sebagai pupuk kandang

dengan kualitas baik, yang merupakan sisa proses fermentasi untuk mendapatkan biogas, dan pupuk kandang tersebut langsung dapat digunakan sebagai pupuk terhadap tanaman sebagai pengganti pupuk kimia.

d. pengaruh dari penerapan Biogas terhadap perkembangan peternakan adalah sangat baik yakni jumlah petani-peternak akan bertambah banyak

dan otomatis meningkatkan populasi ternak.

e. Penyediaan energi untuk rumah tangga di desa

f. Mengurangi ketergantungan masyarakat terhadap bahan energi konvensional, yaitu minyak tanah dan gas elpiji/LPG

g. Meningkatkan ekonomi dan taraf hidup masyarakat desa

h. Mengurangi penggunaan sumberdaya alam (kayu) sehingga kelestarian sumber daya alam dapat terjaga, khususnya di hutan.

i. Energi biogas dapat berfungsi sebagai energi pengganti bahan bakar fosil sehingga akan menurunkan gas rumah kaca dan atmosfer dan emisi lainnya.

j. ⁸ “Limbah berupa sampah kotoran hewan dan manusia merupakan material yang tidak bermanfaat, bahklan bisa mengakibatkan racun yang sangat berbahaya. Aplikasi anaerobic digestion akan meminimalkan efek tersebut dan meningkatkan nilai manfaat dari limbah”

BAB IV

HASIL PENELITIAN

Dari hasil penelitian lapangan dapat disimpulkan bahwa untuk menghasilkan sebuah energi alternatif (Biogas ) perlu dilakukan langkah-langkah sebagai berikut

1. Persiapan Kandang

Dalam pembuatan kandang untuk ternak sapi perlu dibuat tempat penampungan kotoran sapi yang dibuat dalam bentuk got permanent agar kotoran sapi tidak berserakkan

2. Jumlah sapi

Untuk menghasilkan energi alternatif (Biogas) untuk pemanfaatan skala rumah tangga (Untuk masak) perlu dibutuhkan sekurang-kurangnya dua ekor sapi yang ditempatkan didalam kandang ,dengan asumsi bahwa dua ekor sapi dapat menghasilkan 20 kg kotoran sapi (Berat basa)/Hari

3. Proses Pengolahan

Kotoran yang dihasilkan oleh sapi setiap hari ditampung didalam bak untuk proses penguraian (diencerkan) dengan air dengan perbandingan 1 kg kotoran sapi berat basa diencerkan dengan satu liter air di dalam bak penguraian atau dengan kata lain 20 kg berat basa diencerkan dengan 20 liter air untuk kebutuhan rumah tangga ( untuk masak )

4. Degester (Reaktor)

Degester adalah sebuah wadah atau bak dengan ukuran tertentu yang dibuat secara permanent untuk menampung kotoran sapi yang sudah diencerkan untuk proses fermentasi. Dari hasil proses fermentasi yang terjadi didalam bak degester dapat menghasilkan gas yang disebut etanol

5. Regulator

Regulator adalah skala atau barometer untuk mengukur tekanan gas yang dihasilkan didalam bak degester yang selanjutnya untuk dialirkan melalui pipa atau selang dengan standar tertentu yang disambung dengan kompor gas di dapur.

6. Kompor gas

Kompor gas yang digunakan untuk pemanfatan biogas (etanol) adalah kompor gas yang dirancang khusus untuk menghasilkan api yang baik.

7. Kran

Untuk mematikian atau menghidupkan biogas yang dialirkan ke kompor gas,dapat menggunakan stop kran air minum.

8. Limbah Biogas

Limbah biogas adalah kotoran sapi yang dihasilkan dari dalam bak reaktor yang tidak mengandung gas akan ditampung pada wadah khusus yang dialirkan dari bak reaktor yang selanjutnya dapat digunakan untuk pupuk organik.

LAMPIRAN